EP1943177A1 - Kran mit verstärkungsblech - Google Patents

Kran mit verstärkungsblech

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EP1943177A1
EP1943177A1 EP06804347A EP06804347A EP1943177A1 EP 1943177 A1 EP1943177 A1 EP 1943177A1 EP 06804347 A EP06804347 A EP 06804347A EP 06804347 A EP06804347 A EP 06804347A EP 1943177 A1 EP1943177 A1 EP 1943177A1
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crane
cold
weld
reinforcing plate
weld seam
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Walter Haberl
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Palfinger AG
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P9/00—Treating or finishing surfaces mechanically, with or without calibrating, primarily to resist wear or impact, e.g. smoothing or roughening turbine blades or bearings; Features of such surfaces not otherwise provided for, their treatment being unspecified
    • B23P9/04—Treating or finishing by hammering or applying repeated pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/64—Jibs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/075—Constructional features or details

Definitions

  • the present invention relates to a crane, in particular a loading crane which can be carried on lorries, which is provided in at least one heavily loaded zone with a reinforcing plate, which is welded onto the corresponding crane component and a method for treating a weld, by means of which a reinforcing plate is welded to a crane component ,
  • Cranes are often provided in heavily loaded zones with reinforcing plates to accommodate the load peaks occurring there and to ensure sufficient stability of the corresponding crane component.
  • Lead component Essential here is first a corresponding shaping of the reinforcing sheet.
  • the invention provides that the weld seam and the region of the reinforcing sheet adjacent to the weld seam are at least partially ground and cold-worked, in particular cold-worked by hammering or needling.
  • the method according to the invention provides that the weld seam and the region of the reinforcing sheet adjacent to the weld are ground at least in sections and subsequently kaitverformt.
  • Fig. 2 the detail A in Fig. 1 in magnification
  • Fig. 3a a side view of the crane component with welded reinforcing plate
  • FIG. 4a shows a side view corresponding to FIG. 3a after grinding
  • FIG. 4b a view corresponding to FIG. 3b from above after grinding
  • FIG. 5a a side view corresponding to FIGS. 3a and 4a according to FIG
  • FIG. 1 shows, as a crane component 1 selected by way of example, a crane column which is provided at its upper end with a reinforcing plate 2, which is welded on. Highly loaded zones, which make the welding of reinforcing plates necessary and meaningful, however, find just as good on the articulated arm or swivel arm of a crane.
  • Fig. 2 shows in enlargement the voltage applied to the crane component 1 reinforcing plate 2, wherein the weld 3, with the reinforcing sheet 2 is welded circumferentially with the crane component 1, still missing.
  • Essential is the subsequent grinding treatment, in which at least the tapered section of the reinforcing plate 2 and the adjacent weld 3 are ground.
  • the grinding process achieves a smooth transition without nicks.
  • the abrasive should be chosen so that no deep sanding marks remain.
  • the grinding zone is hatched in Fig. 4b and designated by the reference numeral 4.
  • the last method step is cold forming, in particular by "ultrasonic impact treatment" (UIT) .
  • UAT ultrasonic impact treatment
  • the reinforcing sheet 2, the weld seam 3 and preferably the adjacent region of the crane component 1 are cold-worked by needling or hammering with ultrasonic frequency provided with the reference numeral 5.
  • Nadeins or hammering can be done analogous to sandblasting, a shot peening, for example, with steel balls of about 2 mm in diameter.
  • the surface compaction caused by cold forming converts the inherent tensile stress ("shrinkage stress”) produced during welding into compressive stress, whereby internal compressive stresses are introduced both in the weld seam and in the adjacent workpiece areas.
  • the average penetration depth of the applied compressive stress is between 0.7 and 1.3 mm.
  • the occurring compressive stress maximum is about 50% of the yield strength of the steel grade used.
  • the tolerable number of load cycles is significantly increased, especially in tension- and bending-stressed areas, on the one hand with a constant stress amplitude or, vice versa, the tolerable stress amplitude is increased for the same number of cycles.

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Description

KRAN MIT VERSTÄRKUNGSBLECH
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kran, insbesondere einen auf Lastkraftwagen mitführbaren Ladekran, der in mindestens einer hochbelasteten Zone mit einem Verstärkungsblech versehen ist, das auf das entsprechende Kranbauteil aufgeschweißt ist sowie ein Verfahren zur Behandlung einer Schweißnaht, mittels derer ein Verstärkungsblech auf ein Kranbauteil aufgeschweißt ist.
Kräne werden in hochbelasteten Zonen häufig mit Verstärkungsblechen versehen, um die dort auftretenden Belastungsspitzen aufzunehmen und eine ausreichende Stabilität des entsprechenden Kranbauteils zu gewährleisten. Beim Aufschweißen von
Verstärkungsblechen muss jedoch darauf geachtet werden, dass nicht die Schweißnaht eine
Schwachstelle bildet, von der ausgehend Risse entstehen, die wiederum zum Versagen des
Bauteils führen. Wesentlich ist dabei zunächst eine entsprechende Formgebung des Verstärkungsblechs.
Ergänzend dazu ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schweißnaht und der an die Schweißnaht angrenzende Bereich des Verstärkungsblechs zumindest abschnittsweise geschliffen und kaltverformt, insbesondere durch Hämmern oder Nadeln kaltverformt sind.
Analog dazu sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass die Schweißnaht und der an die Schweißnaht angrenzende Bereich des Verstärkungsblechs zumindest abschnittsweise geschliffen und anschließend kaitverformt wird.
Durch die Kombination von Schleifbehandlung und Kaltverformung wird eine bisher nicht erreichte Ermüdungsfestigkeit erzielt.
Günstig ist insbesondere, wenn spitz auslaufende Abschnitte des Verstärkungsblechs, an denen Spannungsspitzen auftreten, geschliffen sind.
Bei der Kaltverformung hat sich das Hämmern oder Nadeln mit Ultraschallfrequenz bewährt, wobei diese Verfahren in der Fachsprache unter „Ultrasonic impact treatment" (UIT) zusammengefasst werden.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Dabei zeigt: Fig. 1 : eine Kransäule mit aufgeschweißtem Verstärkungsblech,
Fig. 2: das Detail A in Fig. 1 in Vergrößerung, Fig. 3a: eine Seitenansicht des Kranbauteils mit aufgeschweißtem Verstärkungsblech und
Fig. 3b: die entsprechende Ansicht von oben, beides vor einer Nachbehandlung,
Fig. 4a: eine der Fig. 3a entsprechende Seitenansicht nach dem Schleifen,
Fig. 4b: eine der Fig. 3b entsprechende Ansicht von oben nach dem Schleifen, Fig. 5a: eine den Fig. 3a und 4a entsprechende Seitenansicht nach der
Kaltverformung und Fig. 5b: eine den Fig. 3b und 4b entsprechende Ansicht von oben nach der
Kaltverformung.
Fig. 1 zeigt als beispielhaft herausgegriffenes Kranbauteil 1 eine Kransäule, die an ihrem oberen Ende mit einem Verstärkungsblech 2 versehen ist, das aufgeschweißt ist. Hochbelastete Zonen, die das Aufschweißen von Verstärkungsblechen notwendig und sinnvoll erscheinen lassen, finden jedoch ebenso gut auf dem Knickarm oder Schwenkarm eines Krans.
Fig. 2 zeigt in Vergrößerung das am Kranbauteil 1 anliegende Verstärkungsblech 2, wobei die Schweißnaht 3, mit der das Verstärkungsblech 2 umlaufend mit dem Kranbauteil 1 verschweißt ist, noch fehlt.
Dargestellt ist diese Schweißnaht 3 in den Fig. 3a und 3b, deren Ausschnitte das spitz zulaufende Ende des Verstärkungsblechs 2 zeigen. Eingesetzt wird hauptsächlich MAG- Schweißen, wobei allerdings auch jedes andere Schweißverfahren vorsteilbar ist.
Wesentlich ist die anschließende Schleifbehandlung, bei der zumindest der spitz zulaufende Abschnitt des Verstärkungsblechs 2 sowie die angrenzende Schweißnaht 3 geschliffen werden. Durch den Schleifvorgang wird ein harmonischer Übergang ohne Kerben erzielt. Das Schleifmittel ist dabei so zu wählen, dass keine tiefgehenden Schleifspuren verbleiben. Die Schleifzone ist in Fig. 4b schraffiert und mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnet. Letzter Verfahrensschritt ist das Kaltverformen, insbesondere durch „ultrasonic impact treatment" (UIT). Durch Nadeln oder Hämmern mit Ultraschallfrequenz werden dabei das Verstärkungsblech 2, die Schweißnaht 3 sowie vorzugsweise der angrenzende Bereich des Kranbauteils 1 kaltverformt. Die kaltverformte Zone ist schraffiert eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 5 versehen.
Anstelle des Nadeins oder Hämmerns kann analog dem Sandstrahlen ein Kugelstrahlen, beispielsweise mit Stahlkugeln von etwa 2 mm Durchmesser erfolgen.
Durch die beim Kaltverformen bewirkte Oberflächenverdichtung erfolgt eine Umwandlung der beim Schweißen entstehenden Zugeigenspannung („Schrumpfspannung") in Druckspannung. Dabei werden Druckeigenspannungen sowohl in der Schweißnaht, als auch in den angrenzenden Werkstückbereichen eingebracht.
Die durchschnittliche Eindringtiefe der eingebrachten Druckspannung liegt zwischen 0,7 und 1 ,3 mm. Das dabei auftretende Druckspannungsmaximum liegt bei ca. 50 % der Streckgrenze der eingesetzten Stahlqualität.
Durch diese eingebrachte Druckeigenspannung wird speziell in zug- und biege- zugbeanspruchten Bereichen einerseits bei gleichbleibender Spannungsamplitude die ertragbare Lastspielzahl wesentlich erhöht oder vice versa bei gleicher Lastspielzahl die ertragbare Spannungsamplitude erhöht.

Claims

Patentansprüche:
1. Kran, insbesondere auf Lastkraftwagen mitführbarer Ladekran, der in mindestens einer hochbelasteten Zone mit einem Verstärkungsblech versehen ist, das auf das entsprechende Kranbauteil aufgeschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die
Schweißnaht und der an die Schweißnaht (3) angrenzende Bereich des Verstärkungsblechs (2) zumindest abschnittsweise geschliffen und kaltverformt, insbesondere durch Hämmern oder Nadeln kaltverformt sind.
2. Kran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass spitz auslaufende Abschnitte des Verstärkungsblechs (2) geschliffen sind.
3. Kran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltverformung sich auch auf den an die Schweißnaht (3) angrenzenden Bereich des Kranbauteils (1) erstreckt.
4. Verfahren zur Behandlung einer Schweißnaht mittels derer ein Verstärkungsblech auf ein Kranbauteil aufgeschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißnaht und der an die Schweißnaht angrenzende Bereich des Verstärkungsblechs zumindest abschnittsweise geschliffen und anschließend kaltverformt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltverformung durch Hämmern oder Nadeln erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hämmern oder
Nadeln mit Ultraschallfrequenz durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltverformung durch Kugelstrahlen erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltverformung auch an den das Verstärkungsblech angrenzenden Bereich des Kranbauteiles erfasst. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltverformung fortgesetzt wird, bis in der Schweißnaht bis zu einer Tiefe von mindestens 0,5 mm eine Druckspannung von mindestens 10 % der Streckgrenze des eingesetzten Stahles herrscht.
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